ژئومکانیک نفت
سال:1402 | دوره:6 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

هدایت پذیری شکاف به عنوان مهم ترین عامل تعیین کننده موفقیت نهایی عملیات شکاف هیدرولیکی، تحت تاثیر متغیرهای عملیاتی پروپنت شامل اندازه مش، میزان پروپنت در واحد سطح شکاف (چگالی سطحی) و رفتار خردشدگی تحت تنش قرار دارد. جهت مطالعه و شبیه سازی شکاف در یکی از مخازن ایران، نمونه های رخنمون سازند ایلام تهیه و در ابعاد مورد نظر آماده شد. از معادن فیروزکوه و همدان دو گروه ماسه سیلیس به عنوان پروپنت طبیعی تهیه گردید. پروپنت ها در سه اندازه مش 30/16، 40/20 و 50/30 سرند شده و در دو میزان 2و 5/0 پوند بر فوت مربع در واحد سطح شکاف در آزمایش هدایت پذیری استفاده شدند. آزمایش ها با استفاده از دستگاه اندازه گیری قابلیت هدایت پذیری شکاف با تزریق گاز نیتروژن درون سلول هدایت پذیری در پنج دبی مختلف جهت شبیه سازی جریان سیال گاز با اعمال تنش های مختلف بستن شکاف انجام شد. در نهایت درصد خردشدگی پروپنت ها تعیین و با استفاده از رابطه فورشهایمر، مقادیر هدایت پذیری محاسبه گردید. بر اساس نتایج، مقادیر هدایت پذیری با افزایش تنش بستن شکاف و تراکم لایه پروپنت دچار کاهش قابل توجهی شد. پروپنت 40/20 فیروزکوه در مقایسه با 40/20 همدان به دلیل مقادیر بهتر کرویت و گردشدگی، هدایت پذیری بیشتر و در نتیجه عملکرد بهتری در محدوده تنش های اعمالی از خود نشان داد. مقایسه هدایت پذیری پروپنت های30/16، 40/20 و 50/30 از ماسه فیروزکوه نشان داد، پروپنت50/30 به علت خردشدگی کمتر، دارای کمترین میزان کاهش مقادیر هدایت پذیری نسبت به دو نمونه دیگر تا تنش7251پام بود، زیرا نقاط تماس بین ذرات ریز پروپنت بیشتر و توزیع تنش بین ذرات بهتر بوده و پروپنت ها تحت تنش، کمتر دچار خردشدگی شدند. مقایسه دو میزان پروپنت 40/20 فیروزکوه نشان داد، افزایش غلظت پروپنت درون شکاف منجر به تعدد بیشتر ذرات پروپنت درون شکاف، کاهش درصد خردشدگی و در نهایت، حفظ بهتر مقادیر هدایت پذیری شد.

مخازن کربناتی بسیار پیچیده و ناهمگن هستند. غلبه بر این ناهمگنی جهت ارزیابی های مخزنی مهم و ضروری است. مطالعات مخازن کربناتی اغلب با استفاده از داده های آزمایشگاهی صورت گرفته است. استفاده از نگار چاه پیمایی به جای استفاده از روش های آزمایشگاهی در کاهش زمان و هزینه بسیار به صرفه است. سازند های دالان-کنگان، به عنوان بزرگ ترین مخزن گاز غیرهمراه به دلیل تأثیر محیط رسوبی و فرایند های دیاژنزی ناهمگن و پیچیده هستند. باهدف غلبه بر ناهمگنی با استفاده از نگار صوتی، نمونه هایی از سازندهای کربناتی دالان-کنگان تهیه شد. در مجموع 87 مقطع نازک آهکی مورد ارزیابی سنگ نگاری، تجزیه وتحلیل معمول مغزه و زمین شناسی قرار گرفت. به طور دقیق تخلخل، تراوایی، بافت رسوبی، نوع تخلخل و فرایند های دیاژنزی مشخص شدند. از چاه موردمطالعه نگارهای چاه پیمایی و صوتی نیز ثبت شد. بعد از کنترل کیفیت داده ها، نگار زمان صوتی ثبت شده به سرعت صوتی تبدیل شد. مدل سازی تخلخل-سرعت بر اساس رویکرد محیط مؤثر تفاضلی برای مقادیر مختلف نسبت ابعاد منافذ معادل انجام شد. تخلخل-سرعت نمونه های اندازه گیری شده در این مدل سازی مورداستفاده قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد تخلخل های قالبی بزرگ ترین نسبت ابعاد را دارند. تخلخل های حفره ای، بین دانه ای و ریز تخلخل به ترتیب بیشترین نسبت ابعاد را بعد از تخلخل های قالبی دارند. تخلخل های قالبی و حفره ای به سبب کروی بودن و بالابودن نسبت ابعاد در تخلخل های یکسان، سرعت صوتی بیشتری نسبت به تخلخل های تخت و باریک دارند. از طریق شکل هندسی و نوع تخلخل و با استفاده از نگار صوتی، گونه های سنگی مشخص شدند که روند تغییرات تخلخل، تراوایی و فرایند های دیاژنزی اتفاق افتاده در مخازن دالان-کنگان را به خوبی نمایان کرد.

به دلیل اهمیت مشکل تولید ماسه در مخازن هیدروکربوری ماسه سنگی، در این تحقیق به ارزیابی لایه های سازند آسماری میدان اهواز در چاه شماره 469 از منظر علل و ظرفیت بالقوه تولید ماسه و ارایه راهکار مناسب برای کاهش آن از دیدگاه ژئومکانیکی پرداخته شده است. ارزیابی، با استفاده از نرم افزار Techlog صورت گرفته است. پارامترهای مورد نیاز برای ساخت مدل ژئومکانیکی یک بعدی مخزن از داده های موجود برآورد شده اند. معیار شکست موهر-کلمب با در نظر گرفتن اثر مقیاس برای حفره های مشبک کاری شده (Perforated) در شرایط تنشی غیر هیدرواستاتیک در نظر گرفته شده است. پس از ساخت مدل یک بعدی، نمودار افت فشار بحرانی (CDDP) در دو حالت چاه باز (Open Hole) و با حفره مشبک کاری شده ترسیم شده و نواحی مستعد تولید ماسه مشخص شده اند. لایه M2 به دلیل سستی، تخلخل و تراوایی چندین برابری نسبت به دیگر لایه ها، به عنوان یکی از مستعدترین نواحی تولید ماسه برای تحلیل حساسیت روی پارامترهای موثر انتخاب شده و تحلیل حساسیت بر اساس هندسه چاه، قطر غالب دانه های ماسه، شرایط تنش های میدانی و ویژگی های حفره مشبک کاری شده صورت گرفته است. با اندازه قطر غالب 200 میکرون برای ماسه های سازندی در ناحیه محتمل برای تولید ماسه، تحلیل حساسیت در چاه باز و حفره مشبک کاری شده، به ترتیب، در عمق 2822 و 2837 متری صورت گرفته است. فشار بحرانی ته چاهی (CBHP) و فشار بحرانی مخزن (CRP) در حفره مشبک کاری شده در راستای تنش افقی حداکثر با قطر حفره 0/4 اینچ، به ترتیب، 1898 و 2735 و در راستای عمود بر آن با قطر حفره 0/3 اینچ، به ترتیب، 861 و 2115 پوند بر اینچ مربع برآورد شده اند. با تعریف و تعیین زوایای انحراف انتقالی (TDA)، انحراف ایمن حداقل (MSDA) و جهت حفره بحرانی (CPOA) از روی تحلیل های حساسیت، روش طراحی نوینی برای عملیات مشبک کاری در مخازن درگیر با پدیده تولید ماسه ارایه شده است.

معیارهای الاستوپلاستیک در بسیاری از مباحث مرتبط به ژئومکانیک نفت، ژئوتکنیک و مکانیک سنگ از اهمیت زیادی برخوردارند. با توجه به اهمیت این معیارها اجرا عددی آنها امری ضروری تلقی می شود. اگرچه برخی از نرم افزارهای موجود معیارهای بیان شده را در بردارند اما به خاطر عدم دسترسی به هسته کدنویسی نرم افزار، عملا از صحت مدل سازی انجام شده با آنها اطمینان کامل برقرار نیست. لذا با توجه به اهمیت این معیارها و البته پیچیدگی آنها برای اجرا، در این تحقیق یک مدل عددی جامع برای بهبود الگوریتم ادغام الاستوپلاستیک معیار موهر-کولمب ارائه شد. الگوریتم توسعه داده شده بعنوان نوآوری این تحقیق محسوب می ­شود که به تفصیل شرح داده شد. الگوریتم ادغام پیشنهاد شده شامل دو مرحله آزمایش الاستیک و مرحله اصلاح کننده پلاستیک می باشد. در مدل پیشنهادی اگر حالت آزمایشی الاستیک در ناحیه الاستیک یا روی سطح تسلیم باشد، جواب الاستیسیته پذیرفته می شود. در غیر این صورت، اگر تنش آزمایشی در مرحله اول نتواند شرایط قابل قبول را تایید کند، توسط الگوریتم نگاشت بازگشتی ارائه می شود. این روند برای تمام سطوح معیار موهر-کولمب و رأس مدل بصورت جامع و البته بصورت مجزا انجام می شود تا اینکه مدل موهر-کولمب بتواند در حین بارگذاری رفتار الاستوپلاستیک ماده را ارائه نماید. مدل ارائه شده برای سنگ مورد بررسی قرار گرفت و اعتبارسنجی مدل پیشنهادی با مقایسه نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی مورد تأیید قرار گرفت. نتایج نشان می­ دهد که الگوریتم مذکور دارای ثبات عددی است که قاعدتاً این ثبات منجر به همگرایی سریع و پایداری الگوریتم شده ­است.

امروزه اقتصاد کشورهای حوزه خاورمیانه در گرو افزایش نرخ بهره برداری و تولید نفت خام می باشد. با درک این واقعیت که کشف میادین هیدروکربوری عظیم در آینده به ندرت رخ خواهد داد، از این رو برنامه ریزی شرکت های نفتی، تولید بهینه از میادین موجود می باشد. سازند گدوان یکی از مخازن مهم دشت آبادان محسوب می شود که از توالی های شیل و ماسه سنگ تشکیل شده است. حفر چاه های تولیدی در این سازند به دلیل ماهیت ضعیف توالی شیلی همواره یک چالش بوده است. بیش از 90% مشکلات چاه در سازند گدوان ناشی از ناپایداری چاه است. از جمله این مشکلات می توان به ریزش چاه، تنگ شدگی و گیرکردن مته اشاره نمود که منجر به افزایش زمان غیرمولد (‏NPT) و هزینه های حفاری می شوند. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی پایداری چاهی واقع در یکی میادین جنوب غرب ایران بر اساس یک مدل ژئومکانیکی یک بعدی با استفاده از نگارهای چاه پیمایی می باشد. پس از ساخت مدل ژئومکانیکی یک بعدی، جهت ارزیابی پایداری چاه از معیارهای شکست موهر-کولمب و موگی-کولمب استفاده شد. با بررسی نتایج مشخص شد که معیار شکست موهر-کولمب، تخمین بهتری در مورد فشار ریزش ارائه می دهد. همچنین امتداد ریزش های شناسایی شده بر روی نگار تصویری، به صورت شمال غرب-جنوب شرق بوده، که نماینگر جهت تنش افقی حداقل می باشد. برطبق نتایج آنالیز حساسیت، جهت بهینه حفاری برای سازند گدوان، شمال غرب-جنوب شرق بوده و برای انجام حفاری قائم در این سازند مطابق با مدل ژئومکانیکی چاه مورد مطالعه، وزن گل ایمن برابر با LB/G 14/9 تخمین زده شد. نتایج حاصل از این مطالعه می تواند به عنوان یک مرجع برای تعیین پنجره وزن گل بهینه در برنامه ریزی چاه های آتی در این میدان برای مقابله با مشکلات پایداری حفاری استفاده شود.

هدف از این مطالعه استفاده از یادگیری ماشینی نظارت شده برای طبقه بندی رخساره های سنگی از لاگ های ژئوفیزیکی در چاه های بدون نمونه حفاری می باشد. برای این منظور از مجموعه داده چاه نگاری 7 چاه آموزشی یکی از میدان های نفتی جنوب ایران که شامل نگاره گاما طبیعی(SGR)، نگاره گاما اصلاح شده (CGR)، چگالی(RHOB) ، تخلخل نوترونی(NPHI)، کندی موج برشی(DTSM) و کندی موج طولی(DTCO) که مستقیما در تعیین رخساره های ژئومکانیکی تاثیر دارند به عنوان داده های مستقل و واحدهای طبقه بندی شده رخساره بعنوان متغیر وابسته استفاده شده است. این مجموعه داده از عمق 3000 تا 4000 هزار متری زمین مربوط به سازند های آهکی ایلام و سروک (آهک بنگستان) تشکیل شده است. در مرحله اول این سازندها بوسیله روش های خوشه بندی هوش مصنوعی و مطالعات آزمایشگاهی به 5 رخساره تفکیک شده است. بعد از این مرحله از 8 روش یادگیری ماشین نظارت شده شامل Regression Logistic،K Nearest Neighbors ،Decision Tree ، Random Forest ، Gaussian NB، Gradient Boosting، Extra Trees و SVM جهت ساخت یک مدل مناسب بکار گرفته شد. مجموعه داده این چاه ها بوسیله هر یک از این الگوریتم ها مراحل آموزشی و آزمایشی جهت ساخت یک مدل مناسب بکار گرفته شد و برچسب های رخساره ها پیش بینی شد. جهت ارزیابی عملکرد مدل ها از چندین معیار ارزیابی شامل Accuracy،Precision ، F1-SCORE، و Recall بوسیله ماتریس درهم ریختگی و نمودارهای ROC استفاده شده است. از بین روش های مذکور الگوریتم Extra Trees Classifier، Gradient Boosting، K-Nearest Neighbors نتایج بهتری را نشان داده اند. در نهایت، عملکرد مدل جهت پیش بینی رخساره های سنگی چاه خارج از مدل یا چاه دیده نشده ارائه شده است.